專利名稱:干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置，主要由溫度采集電路、溫度調(diào)理電路、電壓互感器、電壓信號(hào)調(diào)理電路、電流互感器、電流信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集芯片、開關(guān)量驅(qū)動(dòng)電路、風(fēng)機(jī)、攝像頭、圖像處理芯片和網(wǎng)絡(luò)路由控制電路組成。本實(shí)用新型既可以監(jiān)測(cè)變壓器繞組溫度，還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能引起干式變壓器繞組溫度升高的變壓器繞組工作電流，還可以及時(shí)視頻了解變壓器室內(nèi)部溫濕度參數(shù)、變壓器室內(nèi)部現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境視頻，而且所有檢測(cè)數(shù)據(jù)和監(jiān)控視頻均可通過特別增設(shè)的網(wǎng)絡(luò)路由控制電路經(jīng)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)上傳遠(yuǎn)程服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)干式變壓器工作狀態(tài)可視實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)和故障報(bào)警，為提高供電可靠性提供了現(xiàn)代化的管理手段。
【專利說明】干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及配電網(wǎng)安全監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在變壓器運(yùn)行中，如果遇到短路、過載、環(huán)境溫度過高或冷卻通風(fēng)不夠等情況時(shí)，就會(huì)使變壓器過熱。對(duì)于干式變壓器，其熱平衡性能差，繞組溫度超過絕緣耐受溫度使絕緣破壞，是導(dǎo)致變壓器不能正常工作的主要原因。因此，對(duì)變壓器繞組的運(yùn)行溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)、驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫風(fēng)冷及報(bào)警控制是十分重要的。
[0003]隨著區(qū)域變電站深入負(fù)荷中心，供電半徑縮小，更多的干式變壓器已進(jìn)入居民區(qū)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)干式變壓器運(yùn)行狀態(tài)對(duì)配電網(wǎng)的安全運(yùn)行有重要意義。目前干式變壓器在實(shí)際應(yīng)用中沒有專門的在線監(jiān)測(cè)裝置，主要采用配置干式變壓器溫度控制器(儀)來監(jiān)控變壓器的工作，其采用Pt-1OO鉑熱電阻進(jìn)行溫度采樣，所監(jiān)測(cè)目標(biāo)只有變壓器繞組溫度參數(shù)。由于配電網(wǎng)內(nèi)所安裝的干式變壓器存在分布多樣、相互間距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，所以，目前干式變壓器所帶溫度控制器僅僅具有溫度現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)功能，而無法滿足遠(yuǎn)距離多套干式變壓器在線工作狀況的集中監(jiān)控要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有干式變壓器無法滿足遠(yuǎn)距離和多套干式變壓器在線工作狀況的集中監(jiān)控的不足，提供一種干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置。
[0005]為解決上述問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置，主要由溫度采集電路、溫度調(diào)理電路、電壓互感器、電壓信號(hào)調(diào)理電路、電流互感器、電流信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集芯片、開關(guān)量驅(qū)動(dòng)電路、風(fēng)機(jī)、攝像頭、圖像處理芯片和網(wǎng)絡(luò)路由控制電路組成；其中網(wǎng)絡(luò)路由控制電路包括以太網(wǎng)絡(luò)交換芯片、以太網(wǎng)控制器、微控制器和存儲(chǔ)器。溫度采集電路與干式變壓器的熱電阻相接，溫度采集電路的輸出端經(jīng)溫度調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集芯片的第一數(shù)據(jù)輸入端相連；電壓互感器并接在干式變壓器的繞組上，電壓互感器的輸出端經(jīng)電壓信號(hào)調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集芯片的第二數(shù)據(jù)輸入端相連；電流互感器串接在干式變壓器的繞組上，電流互感器的輸出端經(jīng)電流信號(hào)調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集芯片的第三數(shù)據(jù)輸入端相連；數(shù)據(jù)采集芯片的控制輸出端經(jīng)開關(guān)量驅(qū)動(dòng)電路與干式變壓器的風(fēng)機(jī)相連。數(shù)據(jù)采集芯片的數(shù)據(jù)輸出端連接以太網(wǎng)控制器的第一數(shù)據(jù)輸入端；攝像頭安裝在干式變壓器室內(nèi)，并朝向干式變壓器；攝像頭的輸出端經(jīng)圖像處理芯片與以太網(wǎng)控制器的第二數(shù)據(jù)輸入端相連。微控制器的一端連接存儲(chǔ)器，另一端則經(jīng)過以太網(wǎng)控制器與以太網(wǎng)絡(luò)交換芯片相連；以太網(wǎng)絡(luò)交換芯片與外部以太網(wǎng)相接。
[0007]上述方案所述溫度采集電路與干式變壓器的熱電阻采用熱電阻三線制接法相接。
[0008]所述干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置還進(jìn)一步包括風(fēng)機(jī)電流采集電路，該風(fēng)機(jī)電流采集電路接在干式變壓器的風(fēng)機(jī)上，風(fēng)機(jī)電流采集電路的輸出端與數(shù)據(jù)采集芯片的第四數(shù)據(jù)輸入端相連。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型既可以監(jiān)測(cè)變壓器繞組溫度，還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能引起干式變壓器繞組溫度升高的變壓器繞組工作電流，還可以及時(shí)視頻了解變壓器室內(nèi)部溫濕度參數(shù)、變壓器室內(nèi)部現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境視頻，而且所有檢測(cè)數(shù)據(jù)和監(jiān)控視頻均可通過特別增設(shè)的網(wǎng)絡(luò)路由控制電路經(jīng)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)上傳遠(yuǎn)程服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)干式變壓器工作狀態(tài)可視實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)和故障報(bào)警，為提高供電可靠性提供了現(xiàn)代化的管理手段。

【附圖說明】

[0010]圖1為一種干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置原理框圖。
[0011]圖2為干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置的網(wǎng)絡(luò)連接拓?fù)鋱D。

【具體實(shí)施方式】
[0012]一種干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置，如圖1所示，主要由溫度采集電路、溫度調(diào)理電路、電壓互感器、電壓信號(hào)調(diào)理電路、電流互感器、電流信號(hào)調(diào)理電路、風(fēng)機(jī)電流采集電路、數(shù)據(jù)采集芯片、開關(guān)量驅(qū)動(dòng)電路、風(fēng)機(jī)、攝像頭、圖像處理芯片和網(wǎng)絡(luò)路由控制電路組成。其中網(wǎng)絡(luò)路由控制電路包括以太網(wǎng)絡(luò)交換芯片、以太網(wǎng)控制器、微控制器和存儲(chǔ)器。溫度采集電路與干式變壓器的熱電阻相接，為了提高溫度采集精度，所述溫度采集電路與干式變壓器的熱電阻采用熱電阻三線制接法相接。溫度采集電路的輸出端經(jīng)溫度調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集芯片的第一數(shù)據(jù)輸入端相連。電壓互感器并接在干式變壓器的繞組上，電壓互感器的輸出端經(jīng)電壓信號(hào)調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集芯片的第二數(shù)據(jù)輸入端相連。電流互感器串接在干式變壓器的繞組上，電流互感器的輸出端經(jīng)電流信號(hào)調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集芯片的第三數(shù)據(jù)輸入端相連。風(fēng)機(jī)電流采集電路接在干式變壓器的風(fēng)機(jī)上，風(fēng)機(jī)電流采集電路的輸出端與數(shù)據(jù)采集芯片的第四數(shù)據(jù)輸入端相連。數(shù)據(jù)采集芯片的控制輸出端經(jīng)開關(guān)量驅(qū)動(dòng)電路與干式變壓器的風(fēng)機(jī)相連。數(shù)據(jù)采集芯片的數(shù)據(jù)輸出端連接以太網(wǎng)控制器的第一數(shù)據(jù)輸入端。攝像頭安裝在干式變壓器室內(nèi)，并朝向干式變壓器，攝像頭的輸出端經(jīng)圖像處理芯片與以太網(wǎng)控制器的第二數(shù)據(jù)輸入端相連。微控制器的一端連接存儲(chǔ)器，另一端則經(jīng)過以太網(wǎng)控制器與以太網(wǎng)絡(luò)交換芯片相連。以太網(wǎng)絡(luò)交換芯片與外部以太網(wǎng)相接。
[0013]干式變壓器的運(yùn)行狀態(tài)主要通過測(cè)量熱電阻的溫度、風(fēng)機(jī)工作電流、繞組的工作電流和電壓來實(shí)現(xiàn)；變壓器的運(yùn)行環(huán)境則通過設(shè)置攝像機(jī)來實(shí)現(xiàn)，所有數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)圖像信號(hào)均由我們?cè)O(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)控制器采用TCP/IP協(xié)議通過網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心。
[0014]溫度采集電路通過對(duì)干式變壓器的鉑電阻進(jìn)行采樣，經(jīng)換算后得出變壓器溫度，并與預(yù)定值比較做出相應(yīng)的動(dòng)作。此外，控制器還實(shí)時(shí)將變壓器的溫度值和運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)接口上傳到上位機(jī)界面顯示。溫度測(cè)量利用變壓器繞組內(nèi)預(yù)埋的鉑熱電阻Pt-1OO作為溫度傳感器(精度高、穩(wěn)定性好)，測(cè)量電路可采用熱電阻的三線制接法。干式變壓器溫度在O?200°C范圍，分辨率要求為0.1°C，則至少需要12位AD轉(zhuǎn)換器。體現(xiàn)干式變壓器運(yùn)行狀態(tài)的風(fēng)機(jī)工作電流、繞組的工作電流和電壓則通過風(fēng)機(jī)電流采集電路、電流互感器和電壓互感器來實(shí)現(xiàn)采集。數(shù)據(jù)采集芯片采用C8051F040(或STM32F40)系列單片機(jī)，因?yàn)槠浼闪?12位ADC、以太網(wǎng)10/100M MAC模塊等，它的特點(diǎn)是低成本、低功耗、高性能、性價(jià)比高，完全能滿足本項(xiàng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和上傳需求。
[0015]實(shí)時(shí)圖像處理芯片采用海思半導(dǎo)體的Hi3512專業(yè)高端SOC芯片，Hi3512是基于ARM9處理器內(nèi)核以及視頻硬件加速引擎的高性能通信媒體處理器，具有高集成，可編程，支持H.264和MJPEG等多協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)，其中視頻處理單元可以支持H.264MainProfi Ie、Baseline、Profile, MJPEG, JPEG等多種協(xié)議實(shí)施編解碼；支持1.3MPixels@30fps，支持最大300萬像素的JPEG抓拍等功能。Η?3512豐富的外圍接口方便滿足設(shè)備規(guī)格需求，能充分滿足干式變壓器現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境高質(zhì)量的圖像獲取。
[0016]網(wǎng)絡(luò)路由控制電路以S3C2440X微處理器為核心，外擴(kuò)存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)控制器、交換控制器、配以必要的調(diào)試接口、電源電路和時(shí)鐘發(fā)生電路構(gòu)成。S3C2440X微處理器通過系統(tǒng)總線連接FLASH和SDRAM構(gòu)成存儲(chǔ)系統(tǒng)，系統(tǒng)上電后，微處理器從Flash中讀取初始化程序，SDRAM為程序運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)提供臨時(shí)存儲(chǔ)空間。以太網(wǎng)控制芯片經(jīng)單端口隔離變壓器和RJ45接口與互聯(lián)網(wǎng)相連，并通過MII(獨(dú)立媒體接口)與交換控制芯片的端口相連，交換控制芯片經(jīng)過端口隔離變壓器和四個(gè)RJ-45接口連接數(shù)據(jù)采集控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或通過微處理器控制與廣域以太網(wǎng)連接。
[0017]根據(jù)配電網(wǎng)中的干式變壓器的數(shù)量配制相應(yīng)個(gè)數(shù)的干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置，即每個(gè)干式變壓器均安裝一個(gè)干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置。數(shù)據(jù)采集芯片負(fù)責(zé)收集溫度采集電路、電壓互感器、電流互感器所采集到的干式變壓器自身的溫度、電壓和電流數(shù)據(jù)，并將其送入到網(wǎng)絡(luò)路由控制電路中。此外，數(shù)據(jù)采集芯片還根據(jù)風(fēng)機(jī)電流采集電路采集到的風(fēng)機(jī)電流來實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的控制，以通過風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)干式變壓器的溫度。與此同時(shí)，攝像頭將攝取的干式變壓器室內(nèi)的圖像送入到網(wǎng)絡(luò)路由控制電路。網(wǎng)絡(luò)路由控制電路將上述數(shù)據(jù)接入到以太網(wǎng)中。這樣，處于不同地方的各個(gè)配電網(wǎng)監(jiān)控站便可以通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)調(diào)取上述數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。參見圖2。
【權(quán)利要求】
1.干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:主要由溫度采集電路、溫度調(diào)理電路、電壓互感器、電壓信號(hào)調(diào)理電路、電流互感器、電流信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集芯片、開關(guān)量驅(qū)動(dòng)電路、風(fēng)機(jī)、攝像頭、圖像處理芯片和網(wǎng)絡(luò)路由控制電路組成；其中網(wǎng)絡(luò)路由控制電路包括以太網(wǎng)絡(luò)交換芯片、以太網(wǎng)控制器、微控制器和存儲(chǔ)器； 溫度采集電路與干式變壓器的熱電阻相接，溫度采集電路的輸出端經(jīng)溫度調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集芯片的第一數(shù)據(jù)輸入端相連；電壓互感器并接在干式變壓器的繞組上，電壓互感器的輸出端經(jīng)電壓信號(hào)調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集芯片的第二數(shù)據(jù)輸入端相連；電流互感器串接在干式變壓器的繞組上，電流互感器的輸出端經(jīng)電流信號(hào)調(diào)理電路與數(shù)據(jù)采集芯片的第三數(shù)據(jù)輸入端相連；數(shù)據(jù)采集芯片的控制輸出端經(jīng)開關(guān)量驅(qū)動(dòng)電路與干式變壓器的風(fēng)機(jī)相連；數(shù)據(jù)采集芯片的數(shù)據(jù)輸出端連接以太網(wǎng)控制器的第一數(shù)據(jù)輸入端；攝像頭安裝在干式變壓器室內(nèi)，并朝向干式變壓器；攝像頭的輸出端經(jīng)圖像處理芯片與以太網(wǎng)控制器的第二數(shù)據(jù)輸入端相連；微控制器的一端連接存儲(chǔ)器，另一端則經(jīng)過以太網(wǎng)控制器與以太網(wǎng)絡(luò)交換芯片相連；以太網(wǎng)絡(luò)交換芯片與外部以太網(wǎng)相接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述溫度采集電路與干式變壓器的熱電阻采用熱電阻三線制接法相接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種干式變壓器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:還進(jìn)一步包括風(fēng)機(jī)電流采集電路，該風(fēng)機(jī)電流采集電路接在干式變壓器的風(fēng)機(jī)上，風(fēng)機(jī)電流采集電路的輸出端與數(shù)據(jù)采集芯片的第四數(shù)據(jù)輸入端相連。
【文檔編號(hào)】G01R31-00GK204287342SQ201420715377
【發(fā)明者】李俊, 黃知超, 肖宏, 唐榮平, 王輝 [申請(qǐng)人]廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司桂林供電局, 桂林電子科技大學(xué)